JP2018081944A - METHOD FOR MANUFACTURING SiC SEMICONDUCTOR DEVICE AND ADAPTER - Google Patents
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Description
この発明は、SiC半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a SiC semiconductor device.
SiC−MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)またはSiC−SBD(Schottky Diode)のウエハプロセス(WP)では、電極パッドとしてAl,AlSi,AlSiCuなどを成膜する。4インチのSiCウエハにAlSiを形成する方法として、直径4インチのウエハ用または太陽電池プロセスを想定した100mm角のウエハ用のスパッタ装置を使用する方法と、口径変換アダプタによって5,6,8インチといった大口径のシリコンウエハプロセスを想定したスパッタ装置を用いる方法とがある(例えば特許文献1)。最も単純な口径変換アダプタは8インチのシリコンのダミーウエハであり、ダミーウエハの上に4インチのSiCの本番ウエハを載せ、反応室で1枚ないし数枚単位でバッチ処理を行う。 In a wafer process (WP) of SiC-MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or SiC-SBD (Schottky Diode), Al, AlSi, AlSiCu, etc. are deposited as electrode pads. As a method of forming AlSi on a 4-inch SiC wafer, a sputtering apparatus for a 4-inch diameter wafer or a 100 mm-square wafer assuming a solar cell process, and a 5, 6, and 8-inch diameter conversion adapter are used. There is a method using a sputtering apparatus that assumes a large-diameter silicon wafer process (for example, Patent Document 1). The simplest diameter conversion adapter is an 8-inch silicon dummy wafer. A 4-inch SiC production wafer is placed on the dummy wafer, and batch processing is performed in units of one or several sheets in a reaction chamber.
直径4インチのウエハ用または太陽電池プロセスを想定した100mm角のウエハ用のスパッタ装置を用いて4インチのSiCウエハにAlSiを成膜する場合、熱容量が小さいため、ウエハごとの処理温度を一定に保つことが困難である。そのため、AlSi膜の粒径サイズまたは表面モフォロジがウエハ間で大きくばらつき、後工程から要求される仕様を全てのウエハで同時に満たすことが困難だった。ここで、「後工程から要求される仕様」とは、例えばWPに続いてダイシングされたダイを、ダイボンドまたはワイヤボンドなどの工程で安定してチップ認識させるために、AlSi反射率に代表される光学特性を所定範囲に安定させるなどの仕様である。 When depositing AlSi on a 4 inch SiC wafer using a sputtering apparatus for a 100 mm square wafer assuming a 4 inch diameter wafer or a solar cell process, the processing temperature for each wafer is kept constant because the heat capacity is small. Difficult to keep. For this reason, the grain size or surface morphology of the AlSi film varies greatly from wafer to wafer, making it difficult to satisfy the specifications required from the subsequent processes on all wafers simultaneously. Here, the “specification required from the post-process” is typified by AlSi reflectivity, for example, in order to make a die diced following WP stably recognized in a process such as die bonding or wire bonding. It is a specification that stabilizes the optical characteristics within a predetermined range.
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、SiCウエハに電極材料を成膜するにあたりウエハ間で温度の均一性を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve temperature uniformity between wafers when an electrode material is formed on a SiC wafer.
本発明に係るSiC半導体装置の製造方法は、(a)SiCウエハとSiCウエハを載置したSiCウエハより大口径のアダプタとからなる複数の単位処理物を用意する工程と、(b)複数の単位処理物を成膜装置のロードロック室にセットする工程と、(c)複数の単位処理物の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハに電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、(d)複数の単位処理物の別の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハに電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、を備え、複数の単位処理物の夫々のSiCウエハに電極材料を成膜するまで工程(d)を繰り返す。 The manufacturing method of the SiC semiconductor device according to the present invention includes: (a) preparing a plurality of unit processed objects each comprising a SiC wafer and an adapter having a larger diameter than the SiC wafer on which the SiC wafer is placed; (C) one of a plurality of unit processed products is transferred from the load lock chamber to the film forming chamber of the film forming apparatus, and the SiC wafer is formed in the film forming chamber. (D) transferring another one of the plurality of unit treatment products from the load lock chamber to the film forming chamber of the film forming apparatus; And after the electrode material is deposited on the SiC wafer in the deposition chamber, the process returns to the load lock chamber from the deposition chamber until the electrode material is deposited on each SiC wafer of the plurality of unit processed products ( Repeat d).
本発明に係るSiC半導体装置の製造方法は、(a)SiCウエハとSiCウエハを載置したSiCウエハより大口径のアダプタとからなる複数の単位処理物を用意する工程と、(b)複数の単位処理物を成膜装置のロードロック室にセットする工程と、(c)複数の単位処理物の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハに電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、(d)複数の単位処理物の別の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハに電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、を備え、複数の単位処理物の夫々のSiCウエハに電極材料を成膜するまで工程(d)を繰り返す。従って、ウエハ間で温度の均一性が向上する。 The manufacturing method of the SiC semiconductor device according to the present invention includes: (a) preparing a plurality of unit processed objects each comprising a SiC wafer and an adapter having a larger diameter than the SiC wafer on which the SiC wafer is placed; (C) one of a plurality of unit processed products is transferred from the load lock chamber to the film forming chamber of the film forming apparatus, and the SiC wafer is formed in the film forming chamber. (D) transferring another one of the plurality of unit treatment products from the load lock chamber to the film forming chamber of the film forming apparatus; And after the electrode material is deposited on the SiC wafer in the deposition chamber, the process returns to the load lock chamber from the deposition chamber until the electrode material is deposited on each SiC wafer of the plurality of unit processed products ( Repeat d). Therefore, temperature uniformity is improved between wafers.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係るSiC半導体装置の製造方法として、SiCウエハに電極材料を成膜する工程を示すフローチャートである。
<
FIG. 1 is a flowchart showing a process of forming an electrode material on a SiC wafer as a method of manufacturing an SiC semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
まず、本番ウエハであるSiCウエハをアダプタに載置する(ステップS1)。図2は、アダプタ1a上にSiCウエハ2を載置した状態を示す断面図であり、図3はその平面図である。ここで、アダプタ1aは8インチの多結晶SiCウエハとし、SiCウエハ2のサイズは4インチとする。SiCウエハ2に電極材料を成膜するにあたり、成膜装置にSiCウエハ2よりも大口径のウエハ用のものを用いるため、口径変換用のアダプタ1aを用いる。
First, a SiC wafer, which is a production wafer, is placed on an adapter (step S1). FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the
次に、アダプタ1aとSiCウエハ2の組を成膜装置のロードロック室のカセットにセットする(ステップS2)。図2,3には1枚のアダプタ1aと1枚のSiCウエハ2からなる組を示しており、この組が単位処理物となるが、実際にはこの組が複数組、例えば数組から25組程度用意されカセットにセットされる。アダプタ1aは、1度に成膜装置で処理するSiCウエハ2の枚数分だけ用意される。
Next, the set of the
次に、アダプタ1aとSiCウエハ2の組が1組ずつ成膜装置のロードロック室からスパッタ反応室すなわち成膜室に運搬され、スパッタ反応室でSiCウエハ2上に電極材料が成膜される(ステップS3)。電極材料には、Al,AlSi,AlSiCuなどを用いることができるが、ここではAlSiとする。なお、電極材料を成膜する前に、成膜装置でTi膜及びTiN膜を連続成膜する工程を間に挟んでも良い。
Next, a pair of the
成膜処理が終了した組がスパッタ反応室からロードロック室に運搬されると、次の組がロードロック室からスパッタ反応室に運搬されて順次成膜処理が行われる。仮に、アダプタ1aを複数のSiCウエハ2で使いまわすとすれば、複数のSiCウエハ2の処理過程でアダプタ1aに熱が蓄積され、後で処理されるSiCウエハ2ほど高温のアダプタ1aに載置されることになる結果、SiCウエハ2間で処理温度のばらつきが生じてしまう。しかし、実施の形態1に係るSiC半導体装置の製造方法によれば、1枚のSiCウエハ2につき1枚のアダプタ1aを用いるため、各SiCウエハ2は十分冷えたアダプタ1aに載置されることになり、SiCウエハ2間で処理温度のばらつきを低減することができる。
When the set for which the film forming process has been completed is transported from the sputter reaction chamber to the load lock chamber, the next set is transported from the load lock chamber to the sputter reaction chamber, and the film forming process is sequentially performed. If the
最後に、成膜装置のロードロック室からSiCウエハ2を取り出す(ステップS4)。なお、他のSiCウエハ2と比べて処理中に異常に高い温度に到達したり一定温度以上の時間が異常に長くなったりしたSiCウエハ2は、アダプタ1aと熔着しやすい。しかし、上述したように本実施の形態では複数のSiCウエハ2間で処理温度のばらつきが低減されるため、SiCウエハ2とアダプタ1aとの溶着は少なく、従って、本工程ではSiCウエハ2を簡単に取り出すことができる。
Finally, the
以上に説明したように、実施の形態1に係るSiC半導体装置の製造方法では、(a)SiCウエハ2とSiCウエハ2を載置したSiCウエハ2より大口径のアダプタ1aとからなる複数の単位処理物を用意する工程と、(b)複数の単位処理物を成膜装置のロードロック室にセットする工程と、(c)複数の単位処理物の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハ2に電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、(d)複数の単位処理物の別の一つをロードロック室から成膜装置の成膜室に搬送し、成膜室でSiCウエハ2に電極材料を成膜した後、成膜室からロードロック室に戻す工程と、を備え、複数の単位処理物の夫々のSiCウエハ2に電極材料を成膜するまで工程(d)を繰り返す、この方法により、成膜装置内で成膜処理を待機中の各SiCウエハ2の熱をアダプタ1から放熱することができるため、SiCウエハ2間で処理温度のばらつきが低減される。
As described above, in the method of manufacturing the SiC semiconductor device according to the first embodiment, (a) a plurality of units including the
なお、上記の説明では、SiCウエハ2を載置するアダプタ1aの面を特に限定しなかった。しかし、最高450℃程度で処理されるときのアダプタ1aの反る方向からアダプタ1aの2つの主面のうち一方を表面、他方を裏面と定義し、こうして定義されたアダプタ1aの表面にのみSiCウエハ2を載置するようにしても良い。このように、アダプタ1aの反る方向に基づき選択された主面にSiCウエハ2を載置することにより、複数のSiCウエハ2間でアダプタ1aとの接触面積が均一にし、処理温度のばらつきをさらに低減することができる。また、例えばアダプタ1aの反る方向と反対側の面を表面と定義すれば、アダプタ1aはSiCウエハ2と反対側に反るため、アダプタ1aとSiCウエハ2との熔着を低減することができる。
In the above description, the surface of the
アダプタ1aに使用される8インチ多結晶SiCウエハは、例えばカーボン母材の両面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりSiCを厚く成膜した後、カーボン母材をCO2化により消失する方法により形成される。この方法によれば1枚のカーボン母材から2枚の多結晶SiCウエハを得ることができるが、得られた多結晶SiCウエハは、450℃程度で処理されると全てカーボン母材側すなわち成膜初期側、またはエア側すなわち成膜終了側の一方に反るという特徴を持つ。その反り方向は多結晶SiCの形成条件により一意に定まるため、反り方向を考慮して8インチ多結晶SiCウエハの表面と裏面とを定義することができる。
The 8-inch polycrystalline SiC wafer used for the
以上でSiCウエハに電極材料を成膜する工程を説明したが、アダプタの構成に想定される多数の変形例を以下の実施の形態で説明する。 Although the process of forming the electrode material on the SiC wafer has been described above, a number of modifications assumed for the configuration of the adapter will be described in the following embodiments.
<実施の形態2>
図4は、実施の形態2に係るアダプタ1bにSiCウエハ2を載置した状態の断面図であり、図5はその平面図である。アダプタ1bの上面、すなわちSiCウエハ2が載置される面には滑り止めピン3が設置されている。図5に示すように、滑り止めピン3は、アダプタ1bにSiCウエハ2を載置した際、SiCウエハ2が滑り止めピン3にほぼ内接するようSiCウエハ2の外周より外側に6個程度設置される。これにより、滑り止めピン3は、SiCウエハ2の位置ずれを防ぐ突起となるため、SiCウエハ2が成膜装置内での処理中に滑って位置ずれを起こしたり想定外の周辺に落下したりすることを防止できる。滑り止めピン3の材質には、アルミナ(Al2O3)、SiC、SiN、BNなどのセラミック材料が適している。また、滑り止めピン3の高さは0.2mmないし1mm程度が適している。なぜならば、滑り止めピン3が高すぎるとスパッタ時の放電異常の原因となり、低過ぎると面取り加工が施されたSiCウエハ2が滑り止めピン3に乗り上げてしまうリスクが高まるからである。
<
4 is a cross-sectional view of a state in which
<実施の形態3>
図6は、実施の形態3に係るアダプタ1cにSiCウエハ2を載置した状態の断面図である。アダプタ1cの上面にはSiCウエハ2の寸法にあわせた凹部4が形成され、凹部4の底面にSiCウエハ2が載置される。これにより、SiCウエハ2の位置ずれおよびアダプタ1cからの落下を防ぐことができる。また、成膜工程で発生した塵をアダプタ1cの凹部4内に留めることができるため、アダプタ1c外への発塵を低減することができる。
<
FIG. 6 is a cross-sectional view of a state in which
<実施の形態4>
図7は、実施の形態4に係るアダプタ1dにSiCウエハ2を載置した状態の断面図である。アダプタ1dの凹部4の底面には、ブラスト加工による粗面化処理が施され、凹部4の底面の断面形状が方形波状となる。これ以外のアダプタ1dの構成は実施の形態2のアダプタ1cと同様である。SiCウエハ2が載置される凹部4の底面が凹凸形状であるため、SiCウエハ2とアダプタ1dとの間のエア抜きが促進され、SiCウエハ2の位置ずれリスクが低減する。さらに、アダプタ1dは何回か繰り返して使用すると、発塵管理の観点から成膜物を除去する必要があるが、凹部4の底面の凹凸に成膜物が入り込むことによって、成膜物除去までの繰り返し使用回数を増やすことができる。
<Embodiment 4>
FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which
なお、SiCウエハ2が載置される面の断面形状は、図7に示す方形波状の他、図8に示すアダプタ1eのような三角波形状であってもよいし、ポーラス状であっても良い。これらの断面形状は、例えばサンドブラスト法などにより形成することができる。但し、方形波状の場合、他の形状に比べてSiCウエハ2と載置面との接触面積が大きいため、熱伝導性を高めることができる。
The cross-sectional shape of the surface on which
また、図7、図8に示すアダプタ1d、1eでは凹部4にのみ凹凸を形成したが、凹部4以外の表面にも凹凸を形成しても良い。こうして凹凸の数を増やすことにより、成膜物除去までの繰り返し使用回数をさらに増やすことができる。
In addition, in the
<実施の形態5>
図9は、実施の形態5に係るアダプタ1fにSiCウエハ2を載置した状態の断面図であり、図10はその平面図である。アダプタ1fは、中央に開口部5を有する円環状である。また、開口部5に面するアダプタ1fの内周側面6はテーパーを有しており、SiCウエハ2を載置する。この形状のアダプタ1fは、SiCウエハ2の両面に同時に成膜を行う他のプロセスにおいてもアダプタとして用いることができる。
<
FIG. 9 is a cross-sectional view of a state in which
アダプタ1fは、実施の形態1のアダプタ1aの中央部をくりぬいて作成することができる。アダプタ1fは、放熱による冷却効果の観点から熱伝導性に優れるSiC製であることが望ましいが、加工が容易な石英製であっても良い。
The
図11は、実施の形態5の第1の変形例に係るアダプタ1gにSiCウエハ2を載置した状態の断面図である。アダプタ1gは、開口部5の上部に面する上部内周側面6aと開口部5の下部に面する下部内周側面6bとを有しており、下部内周側面6bのテーパー角は上部内周側面6aのテーパー角より大きい。そして、内周側面6bにSiCウエハ2が載置される。スパッタ法でSiCウエハ2にAlSiを成膜する際、AlSiがSiCウエハ2のターゲット面を回り込むため、アダプタ1gの内周側面6bにもAlSiが若干形成される。しかし、アダプタ1gの内周側面6bのテーパー角度を大きくすることによって、内周側面6bとSiCウエハ2のべべリング面2aとの角度が大きくなるため、両者の熔着を起こりにくくすることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a state in which
また、図12は、実施の形態5の第2の変形例に係るアダプタ1hにSiCウエハ2を載置した状態の断面図である。アダプタ1hは、ドーナツ形状の内周端部にアダプタ1hの上面から突出した突起1h1を有しており、突起1h1にSiCウエハ2が載置される。図12に示すように、SiCウエハ2のべべリング面2aが突起1h1と接触しないよう突起1h1及び開口部5の寸法を設計することにより、SiCウエハ2のターゲット面を回り込んだAlSiが付着したアダプタ1hの部分とSiCウエハ2とが接触しないため、SiCウエハ2とアダプタ1hとの熔着をより一層防ぐことができる。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a state in which
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h アダプタ、1h1 突起、2 SiCウエハ、2a べべリング面、3 滑り止めピン、4 凹部、5 開口部、6 内周側面、6a 上部内周側面、6b 下部内周側面。 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h adapter, 1h1 protrusion, 2 SiC wafer, 2a beveling surface, 3 non-slip pin, 4 recess, 5 opening, 6 inner peripheral side, 6a upper inner periphery Side surface, 6b Lower inner peripheral side surface.
Claims (7)
(b)前記複数の単位処理物を成膜装置のロードロック室にセットする工程と、
(c)前記複数の単位処理物の一つを前記ロードロック室から前記成膜装置の成膜室に搬送し、前記成膜室で前記SiCウエハに電極材料を成膜した後、前記成膜室から前記ロードロック室に戻す工程と、
(d)前記複数の単位処理物の別の一つを前記ロードロック室から前記成膜装置の成膜室に搬送し、前記成膜室で前記SiCウエハに電極材料を成膜した後、前記成膜室から前記ロードロック室に戻す工程と、を備え、
前記複数の単位処理物の夫々の前記SiCウエハに前記電極材料を成膜するまで前記工程(d)を繰り返す、
SiC半導体装置の製造方法。 (A) a step of preparing a plurality of unit processed objects each comprising a SiC wafer and an adapter having a larger diameter than the SiC wafer on which the SiC wafer is placed;
(B) setting the plurality of unit treatment products in a load lock chamber of a film forming apparatus;
(C) One of the plurality of unit processed products is transferred from the load lock chamber to a film forming chamber of the film forming apparatus, and after depositing an electrode material on the SiC wafer in the film forming chamber, the film forming is performed. Returning from the chamber to the load lock chamber;
(D) transferring another one of the plurality of unit processed products from the load lock chamber to a film forming chamber of the film forming apparatus, and forming an electrode material on the SiC wafer in the film forming chamber; A step of returning from the film formation chamber to the load lock chamber,
Repeating the step (d) until the electrode material is deposited on the SiC wafer of each of the plurality of unit processed products,
Manufacturing method of SiC semiconductor device.
請求項1に記載のSiC半導体装置の製造方法。 The surface on which the SiC wafer of the adapter is placed is a main surface selected based on the warping direction of the adapter among the two main surfaces of the adapter.
The manufacturing method of the SiC semiconductor device of Claim 1.
前記SiCウエハの載置面には、前記載置面に載置される前記SiCウエハの外周より外側に突起が設けられる、
アダプタ。 An adapter on which a SiC wafer is placed in the method of manufacturing a SiC semiconductor device according to claim 1 or 2,
On the mounting surface of the SiC wafer, a protrusion is provided outside the outer periphery of the SiC wafer mounted on the mounting surface.
adapter.
前記複数のアダプタの各々は凹部を有し、
前記凹部の底面が前記SiCウエハの載置面となる、
アダプタ。 An adapter on which a SiC wafer is placed in the method of manufacturing a SiC semiconductor device according to claim 1 or 2,
Each of the plurality of adapters has a recess,
The bottom surface of the recess serves as a mounting surface of the SiC wafer;
adapter.
表面にブラスト加工による粗面化処理が施された、
アダプタ。 An adapter on which a SiC wafer is placed in the method of manufacturing a SiC semiconductor device according to claim 1 or 2,
The surface was roughened by blasting,
adapter.
中心に開口部を有する円環状であり、
前記開口部に面する内周側面はテーパーを有し、
前記内周側面に前記SiCウエハが載置される、
アダプタ。 An adapter on which a SiC wafer is placed in the method of manufacturing a SiC semiconductor device according to claim 1 or 2,
An annular shape having an opening in the center;
The inner peripheral side facing the opening has a taper,
The SiC wafer is placed on the inner peripheral side surface,
adapter.
前記下部内周側面のテーパー角は前記上部内周側面のテーパー角より大きい、
請求項6に記載のアダプタ。 The inner peripheral side has an upper inner peripheral side facing the upper part of the opening, and a lower inner peripheral side facing the lower part of the opening,
The taper angle of the lower inner peripheral surface is larger than the taper angle of the upper inner peripheral surface,
The adapter according to claim 6.
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